JP2021188109A - 無電解ニッケル−リンめっき浴 - Google Patents
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Abstract
Description
1.(1)水溶性ニッケル化合物、
(2)還元剤、及び、
(3)亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種を含み、
前記還元剤の含有量は、13g/L以下であり、
前記亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種の含有量は、30g/L以上である、
無電解ニッケル−リンめっき浴。
2.前記還元剤は、次亜リン酸及び次亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種である、項1に記載の無電解ニッケル−リンめっき浴。
3.前記亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種は、外添したものである、項1又は2に記載の無電解ニッケル−リンめっき浴。
4.更に、グルタミン酸及びグルタミン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種を含有する、項1〜3のいずれかに記載の無電解ニッケル−リンめっき浴。
5.更に、グリシン及びグルコン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種を含有する、項1〜4のいずれかに記載の無電解ニッケル−リンめっき浴。
6.硫黄化合物を実質的に含まない、項1〜5のいずれかに記載の無電解ニッケル−リンめっき浴。
7.無電解ニッケル−リンめっき浴に、被めっき物を接触させて、無電解ニッケル−リンめっき皮膜を形成する工程を含む無電解ニッケル−リンめっき方法であって、
前記無電解ニッケル−リンめっき浴は、
(1)水溶性ニッケル化合物、
(2)還元剤、及び、
(3)亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種を含み、
前記還元剤の含有量は、13g/L以下であり、
前記亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種の含有量は、30g/L以上である、
無電解ニッケル−リンめっき方法。
8.前記無電解ニッケル−リンめっき皮膜は、熱処理後のX線回折法による解析におけるNi(111)とNi(200)との測定ピーク強度比Ni(111)/Ni(200)が1.0未満である、項7に記載の無電解ニッケル−リンめっき方法。
9.前記無電解ニッケル−リンめっき皮膜の熱処理後のビッカース硬度は、800HV以下である、項7又は8に記載の無電解ニッケル−リンめっき方法。
10.無電解ニッケル−リンめっき皮膜であって、熱処理後のX線回折法による解析におけるNi(111)とNi(200)との測定ピーク強度比Ni(111)/Ni(200)が1.0未満である、無電解ニッケル−リンめっき皮膜。
11.400℃の温度で熱処理後のビッカース硬度が800HV以下である、項10に記載の無電解ニッケル−リンめっき皮膜。
本発明の無電解ニッケル−リンめっき浴は、(1)水溶性ニッケル化合物、(2)還元剤、及び、(3)亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種を含み、上記還元剤の含有量は、13g/L以下であり、上記亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種の含有量は、30g/L以上である無電解ニッケル−リンめっき浴である。本発明の無電解ニッケル−リンめっき浴は、上記(1)〜(3)を含み、且つ、上記還元剤の含有量が13g/L以下との要件、及び、上記亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種の含有量が30g/L以上との要件を両方とも備えることにより、形成される無電解ニッケル−リンめっき皮膜の熱処理後のX線回折法による解析におけるNi(111)とNi(200)との測定ピーク強度比Ni(111)/Ni(200)を1.0未満とすることができ、熱処理後の無電解ニッケル−リンめっき皮膜の硬度が低くなり、熱処理後の無電解ニッケル−リンめっき皮膜が優れた耐クラック性を示す。上記還元剤の含有量が13g/L以下であっても、上記亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種の含有量が30g/L未満であれば、上記優れた耐クラック性を示すことができない。また、上記亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種の含有量が、30g/L以上であっても、上記還元剤の含有量が13g/Lを超えると、上記優れた耐クラック性を示すことができない。すなわち、本発明の無電解ニッケル−リンめっき浴は、上記(1)〜(3)を含み、上記還元剤の含有量を13g/L以下とし、且つ、上記亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種の含有量を30g/L以上とすることにより、形成される無電解ニッケル−リンめっき皮膜の熱処理後のX線回折法による解析におけるNi(200)の測定ピーク強度が優位となり、熱処理後の無電解ニッケル−リンめっき皮膜の硬度を低くすることができ、熱処理後の無電解ニッケル−リンめっき皮膜が優れた耐クラック性を示すことができる。
水溶性ニッケル化合物は特に限定されず、無電解ニッケル−リンめっき浴に用いられる公知のニッケル化合物を用いることができる。水溶性ニッケル化合物は、例えば、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、次亜リン酸ニッケル、炭酸ニッケル等の水溶性ニッケル無機塩;酢酸ニッケル、リンゴ酸ニッケル等の水溶性ニッケル有機塩等、並びにその水和物が挙げられる。より具体的には、硫酸ニッケル六水和物等を用いることができる。水溶性ニッケル化合物は、一種単独又は二種以上混合して用いることができる。水溶性ニッケル化合物を二種以上混合して用いる場合、その混合比率は特に限定的ではなく、適宜決定することができる。
還元剤は特に限定されず、無電解ニッケル−リンめっき浴に用いられる公知の還元剤を用いることができる。還元剤は、例えば、次亜リン酸、次亜リン酸塩(例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等)、並びにその水和物等である、次亜リン酸及び次亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種;ジメチルアミンボラン、ジエチルアミンボラン、トリメチルアミンボラン、水素化ホウ素ナトリウム、ヒドラジン等である、他の還元剤が挙げられる。次亜リン酸及び次亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種としては、より具体的には、次亜リン酸ナトリウム一水和物等を用いることが好ましい。
無電解ニッケル−リンめっき浴は、還元剤に対するニッケル金属の質量比(Niの質量/還元剤の質量)が、0.05〜5.0であることが好ましく、0.1〜3.0であることがより好ましく、0.5〜2.0であることが更に好ましく、0.7〜1.5であることが特に好ましい。還元剤に対するニッケル金属の質量比を上記した範囲とすることにより、低リンタイプの無電解ニッケル−リンめっき皮膜の生産性がより一層向上する。特に、還元剤に対するニッケル金属の質量比が、0.05未満であるとめっき皮膜中のリン含有率が高くなり、低リンタイプの無電解ニッケル−リンめっき皮膜を形成することができない場合があり、5.0を超えると低リンタイプの無電解ニッケル−リンめっき皮膜を形成できるものの、めっき皮膜の析出速度が低下し、生産効率が低下する場合があるため、上記した範囲とすることが好ましい。
本明細書において、「亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種」を「亜リン酸(塩)」とも表記する。
無電解ニッケル−リンめっき浴では、亜リン酸(塩)は、亜リン酸(塩)の濃度が上記範囲と成る様に、外添したものであることが好ましい。
本明細書において、「グルタミン酸及びグルタミン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種」を「グルタミン酸(塩)」とも表記する。
本発明の無電解ニッケル−リンめっき浴は、錯化剤として、グリシン及びグルコン酸塩を含むことが好ましい。この様に、特定の錯化剤を組み合わせて用いることにより、連続使用した場合であってもめっき浴の分解が抑制され、より一層優れた浴安定性を有する低リン及び硫黄フリーの無電解ニッケル−リンめっき浴とすることができる。
無電解ニッケル−リンめっき浴は、グルコン酸塩に対するグリシンの質量比(グリシンの質量/グルコン酸塩の質量)が、1〜20程度であることが好ましく、2〜15程度であることがより好ましい。グルコン酸塩に対するグリシンの質量比の下限が上記範囲であると、無電解ニッケル−リンめっき皮膜におけるリン含有率がより一層低くなり、低リンタイプの無電解ニッケル−リンめっき皮膜を形成し易くなる。グルコン酸塩に対するグリシンの質量比の上限が上記範囲であると、めっき浴を連続使用した場合にめっき浴の安定性がより一層向上する。
無電解ニッケル−リンめっき浴は、グリシンに対するニッケル金属の質量比(Niの質量/グリシンの質量)が、0.1〜5程度であることが好ましく、0.2〜2程度であることがより好ましい。グリシンに対するニッケル金属の質量比を上記した範囲とすることにより、低リンタイプの無電解ニッケル−リンめっき皮膜をより一層効率良く形成することができる。特に、グリシンに対するニッケル金属の質量比が0.1未満であると低リンタイプの無電解ニッケル−リンめっき皮膜を形成できるものの、めっき皮膜の析出速度が低下し、生産効率が低下する場合があり、5を超えると安定性が低下する場合があるため、上記した範囲とすることが好ましい。
本発明の無電解ニッケル−リンめっき浴は、上記した錯化剤であるグリシン及びグルコン酸塩に加えて、無電解ニッケルめっき浴に用いられる錯化剤(以下、「他の錯化剤」と記載する。)を配合することができる。この様な他の錯化剤としては、ギ酸、酢酸等のモノカルボン酸又はこれらの塩(例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等);マロン酸、コハク酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸等のジカルボン酸又はこれらの塩(例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等);リンゴ酸、乳酸、グリコール酸、クエン酸等のヒドロキシカルボン酸又はこれらの塩(例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等);エチレンジアミンジ酢酸、エチレンジアミンテトラ酢酸又はこれらの塩(例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等);アラニン、アルギニン等のアミノ酸(但し、グリシンを除く。)などが挙げられる。錯化剤は、一種単独又は二種以上混合して用いることができる。錯化剤を二種以上混合して用いる場合、その混合比率は特に限定的ではなく、適宜決定することができる。
本発明の無電解ニッケル−リンめっき浴は、添加剤として、硫黄化合物を実質的に含まない(硫黄フリー)ことが好ましい。無電解ニッケル−リンめっき浴は、硫黄化合物を実質的に含まないことにより、硫黄フリーの無電解ニッケル−リンめっき皮膜を提供することができる。
本発明の無電解ニッケル−リンめっき浴は、上記した成分の他、必要に応じて、無電解ニッケルめっき浴に用いられる公知の添加剤を配合することができる。添加剤としては、例えば、安定剤、pH調整剤、界面活性剤等が挙げられる。
本発明の無電解ニッケル−リンめっき浴は、低リンタイプの無電解ニッケル−リンめっき浴であることが好ましい。「低リン」とはめっき皮膜に含まれるリン含有率が0.1〜5質量%である場合であり、リン含有率は蛍光X線分析装置で測定することができる。
本発明の無電解ニッケル−リンめっき浴は、前記の通り、(1)水溶性ニッケル化合物、(2)還元剤、及び、(3)亜リン酸(塩)を含み、前記亜リン酸(塩)は、外添したものであることが好ましい。
本発明の無電解ニッケル−リンめっき方法は、無電解ニッケル−リンめっき浴に、被めっき物を接触させて、無電解ニッケル−リンめっき皮膜を形成する工程を含む無電解ニッケル−リンめっき方法であって、前記無電解ニッケル−リンめっき浴は、(1)水溶性ニッケル化合物、(2)還元剤、及び、(3)亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種を含み、前記還元剤の含有量は、13g/L以下であり、前記亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種の含有量は、30g/L以上である無電解ニッケル−リンめっき方法である。本発明の無電解ニッケル−リンめっき方法では、上述の本発明の無電解ニッケル−リンめっき浴を用いればよい。
本発明の無電解ニッケル−リンめっき皮膜は、熱処理後のX線回折法による解析におけるNi(111)とNi(200)との測定ピーク強度比Ni(111)/Ni(200)が1.0未満である無電解ニッケル−リンめっき皮膜である。本発明無電解ニッケル−リンめっき皮膜は、上記構成であることにより、無電解ニッケル−リンめっき皮膜の硬度がより一層低くなり、耐クラック性がより一層向上する。
実施例及び比較例の無電解ニッケル−リンめっき浴を、表1に記載の組成に従って調製した。
形成した無電解ニッケル−リンめっき皮膜を高温送風定温乾燥機(アドバンテック製 DRH453WA)を用いて400℃で30分間加熱して熱処理し、熱処理後の無電解ニッケル−リンめっき皮膜の表面のビッカース硬度を、マイクロビッカース硬度計(ミツトヨ社製 HM-200)(荷重0.49N)を用いて室温(25℃)で測定した。
調製した無電解ニッケル−リンめっき浴を用いて、鉄板を被めっき物として、浴温90℃の無電解ニッケルめっき−リン浴中に被めっき物を浸漬することにより、膜厚3μmの無電解ニッケル−リンめっき皮膜を形成した。
上述のようにして鉄板に形成した無電解ニッケル−リンめっき皮膜を400℃の温度で30分間熱処理した。熱処理後の無電解ニッケル−リンめっき皮膜をエリクセン試験機で0.5mm押し込み、押し込み後の無電解ニッケル−リンめっき皮膜の凸側に発生するクラックの状態を、デジタルマイクロスコープ(キーエンス社製 VHX-2000)を用いて500倍の倍率で確認した。結果を図1〜図4に示す。
上述のようにして鉄板に形成した無電解ニッケル−リンめっき皮膜を400℃、30分の条件で熱処理した。熱処理後の無電解ニッケル−リンめっき皮膜をXRD測定装置(RIGAKU社製 SmartLab)を用いてXRD解析を行った。結果を図5〜図8に示す。また、熱処理前の無電解ニッケル−リンめっき皮膜についても同様にXRD解析を行った。結果を図9〜図12に示す。
Claims (11)
- (1)水溶性ニッケル化合物、
(2)還元剤、及び、
(3)亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種を含み、
前記還元剤の含有量は、13g/L以下であり、
前記亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種の含有量は、30g/L以上である、
無電解ニッケル−リンめっき浴。 - 前記還元剤は、次亜リン酸及び次亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の無電解ニッケル−リンめっき浴。
- 前記亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種は、外添したものである、請求項1又は2に記載の無電解ニッケル−リンめっき浴。
- 更に、グルタミン酸及びグルタミン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種を含有する、請求項1〜3のいずれかに記載の無電解ニッケル−リンめっき浴。
- 更に、グリシン及びグルコン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種を含有する、請求項1〜4のいずれかに記載の無電解ニッケル−リンめっき浴。
- 硫黄化合物を実質的に含まない、請求項1〜5のいずれかに記載の無電解ニッケル−リンめっき浴。
- 無電解ニッケル−リンめっき浴に、被めっき物を接触させて、無電解ニッケル−リンめっき皮膜を形成する工程を含む無電解ニッケル−リンめっき方法であって、
前記無電解ニッケル−リンめっき浴は、
(1)水溶性ニッケル化合物、
(2)還元剤、及び、
(3)亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種を含み、
前記還元剤の含有量は、13g/L以下であり、
前記亜リン酸及び亜リン酸塩からなる群より選択される少なくとも1種の含有量は、30g/L以上である、
無電解ニッケル−リンめっき方法。 - 前記無電解ニッケル−リンめっき皮膜は、熱処理後のX線回折法による解析におけるNi(111)とNi(200)との測定ピーク強度比Ni(111)/Ni(200)が1.0未満である、請求項7に記載の無電解ニッケル−リンめっき方法。
- 前記無電解ニッケル−リンめっき皮膜の熱処理後のビッカース硬度は、800HV以下である、請求項7又は8に記載の無電解ニッケル−リンめっき方法。
- 無電解ニッケル−リンめっき皮膜であって、熱処理後のX線回折法による解析におけるNi(111)とNi(200)との測定ピーク強度比Ni(111)/Ni(200)が1.0未満である、無電解ニッケル−リンめっき皮膜。
- 400℃の温度で熱処理後のビッカース硬度が800HV以下である、請求項10に記載の無電解ニッケル−リンめっき皮膜。
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